Mae Supercapacitors yn storio gwefr ar y rhyngwyneb electrolyt electrod, felly mae eu perfformiad yn cael ei reoli gan arwynebedd arwyneb hygyrch, strwythur mandwll a dargludedd electronig. Mae graffit yn ddeniadol oherwydd ei fod yn ddargludol, yn sefydlog yn gemegol ac yn rhad, ond mae naddion graffit naturiol yn cynnig arwynebedd penodol cyfyngedig o tua 10-30 m2/g ac mae eu hawyrennau gwaelodol yn electrogemegol braidd yn anadweithiol. Mae gwaith datblygu diweddar ar electrodau graffit ar gyfer uwchgynwysyddion yn mynd i'r afael â'r union derfynau hynny.
Graffen a Graffit Ehangedig
Mae exfoliating graffit i mewn i -daflenni haenau graphene neu ychydig yn cynyddu'r ardal hygyrch yn ôl maint tra'n cadw dargludedd cynhenid. Yr anhawster ymarferol yw ailstocio: mae dalennau sy'n-ailgyfuno yn colli'r arwynebedd a enillwyd ac yn rhwystro trafnidiaeth ïon. Mae llwybrau sy'n cael eu datblygu yn cadw'r dalennau wedi'u gwahanu gan wahanwyr, neu'n eu tyfu'n uniongyrchol ar swbstrad dargludol fel bod yr electrod yn parhau i fod yn llwybr cerrynt parhaus. Mae graffit estynedig, sy'n cael ei gynhyrchu gan naddion naturiol rhyngosodol sy'n ysgytwol yn thermol, yn cynnig tir canol gyda chost is fesul ardal uned.
Cyffuriau Heteroatom
Mae cyflwyno nitrogen neu boron i'r dellt carbon yn newid y strwythur electronig ac yn ychwanegu ymarferoldeb arwyneb. Mae dopio nitrogen, yn arbennig, yn cynyddu'r dwysedd electronau ger lefel Fermi ac yn gwella gwlybedd tuag at electrolytau cyffredin, sy'n codi'r cynhwysedd defnyddiadwy ac yn lleihau'r gwrthiant cyfres cyfatebol. Mae dopio fel arfer yn cael ei wneud yn ystod synthesis neu drwy driniaeth mewn awyrgylch adweithiol, ac mae'r budd yn dibynnu ar sut mae'r dopant wedi'i fondio yn hytrach nag ar gyfanswm ei grynodiad.
Profi a Nodweddu
Asesir perfformiad electrocemegol gan foltammetreg gylchol, gwefr galfanostatig-rhyddhau galfanostatig a sbectrosgopeg rhwystriant electrocemegol, gan ddefnyddio cell tair electrod ar gyfer sgrinio deunyddiau a chell cymesuredd dwy electrod ar gyfer dyfais-canlyniadau perthnasol. Mae nodweddu adeileddol yn dibynnu ar arsugniad nitrogen ar gyfer arwynebedd arwyneb a dosbarthiad mandwll, diffreithiant pelydr-X ar gyfer bylchau rhwng haenau, a sbectrosgopeg Raman ar gyfer dwysedd diffygion. Ar gyfer deunyddiau graffit yn gyffredinol, mae mesuriadau dwysedd a mandylledd yn dilyn dulliau megis ASTM C559 ac ASTM C1039, a mesurir gwrthedd trydanol erthyglau carbon a graffit gweithgynhyrchu gan ASTM C611.
Cwestiynau Cyffredin
Q:Pam mae graffit yn cael ei ddefnyddio mewn electrodau supercapacitor?
A: Mae'n ddargludol yn drydanol, yn sefydlog yn electrocemegol dros ffenestr botensial eang ac yn isel mewn cost, a gellir ei phrosesu'n ddalennau, ffoil neu electrodau wedi'u gorchuddio heb rwymwyr polymer mewn rhai dyluniadau.
Q:Beth sy'n cyfyngu ar gynhwysedd graffit plaen?
A: Mae ei arwynebedd arwyneb hygyrch isel o tua 10-30 m2/g a'r bwlch rhyng-haenog cul, sy'n cyfyngu ar fynediad ïon ac yn atal ffurfio haen ddwbl yn effeithlon.
Q:Sut mae dopio nitrogen yn helpu?
A: Mae'n addasu'r strwythur electronig a chemeg arwyneb, gan wella gwlychu electrolyte a throsglwyddo tâl, sy'n codi cynhwysedd defnyddiadwy ac yn lleihau ymwrthedd cyfres gyfatebol.
Q:Beth yw'r brif broblem gydag electrodau graphene?
A: Ail-bacio. Mae dalennau'n-ailgasglu wrth sychu a beicio, gan golli'r arwynebedd sy'n gwneud graphene yn ddeniadol a rhwystro trafnidiaeth ïon rhwng yr haenau.
Q:Pa fesuriad sy'n dangos a yw arwyneb yn wirioneddol hygyrch?
A: Mae arsugniad nitrogen yn rhoi dosbarthiad maint mandwll, tra bod sbectrosgopeg rhwystriant a phrofion cyfradd yn dangos pa ran o'r ardal honno sy'n gweithio ar y cerrynt gweithredu arfaethedig mewn gwirionedd.